Искусственный интеллект
Введение
Механический подход
Электронный подход
Кибернетический подход
Нейронный подход
Появление перцептрона
Искусственный интеллект и теоретические проблемы психологии
С конца 40-х годов ученые все большего числа университетских и промышленных исследовательских лабораторий устремились к дерзкой цели: построение компьютеров, действующих таким образом, что по результатам работы их невозможно было бы отличить от человеческого разума.
Терпеливо продвигаясь вперед в своем нелегком труде, исследователи, работающие в области искусственного интеллекта (ИИ), обнаружили, что вступили в схватку с весьма запутанными проблемами, далеко выходящими за пределы традиционной информатики. Оказалось, что прежде всего необходимо понять механизмы процесса обучения, природу языка и чувственного восприятия. Выяснилось, что для создания машин, имитирующих работу человеческого мозга, требуется разобраться в том, как действуют миллиарды его взаимосвязанных нейронов. И тогда многие исследователи пришли к выводу, что пожалуй самая трудная проблема, стоящая перед современной наукой - познание процессов функционирования человеческого разума, а не просто имитация его работы. Что непосредственно затрагивало фундаментальные теоретические проблемы психологической науки. В самом деле, ученым трудно даже прийти к единой точке зрения относительно самого предмета их исследований - интеллекта. Здесь, как в притче о слепцах, пытавшихся описывать слона, пытается придерживаться своего заветного определения.
Некоторые считают, что интеллект - умение решать сложные задачи; другие рассматривают его как способность к обучению, обобщению и аналогиям; третьи - как возможность взаимодействия с внешним миром путем общения, восприятия и осознания воспринятого. Тем не менее многие исследователи ИИ склонны принять тест машинного интеллекта, предложенный в начале 50-х годов выдающимся английским математиком и специалистом по вычислительной технике Аланом Тьюрингом. Компьютер можно считать разумным утверждал Тьюринг,- если он способен заставить нас поверить, что мы имеем дело не с машиной, а с человеком.
Механический подход.
Идея создания мыслящих машин "человеческого типа", которые казалось бы думают, двигаются, слышат , говорят, и вообще ведут себя как живые люди уходит корнями в глубокое прошлое. Еще древние египтяне и римляне испытывали благоговейный ужас перед культовыми статуями, которые жестикулировали и изрекали пророчества (разумеется не без помощи жрецов). Средневековые летописи полны рассказов об автоматах, способных ходить и двигаться почти также как их хозяева - люди. В средние века и даже позднее ходили слухи о том, что у кого-то из мудрецов есть гомункулы (маленькие искусственные человечки) - настоящие живые, способные чувствовать существа. Выдающийся швейцарский врач и естествоиспытатель XVI в Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (более известный под именем Парацельс) оставил руководство по изготовлению гомункула, в котором описывалась странная процедура, начинавшаяся с закапывания в лошадиный навоз герметично закупоренной человеческой спермы. "Мы будем как боги, - провозглашал Парацельс. - Мы повторим величайшее из чудес господних - сотворение человека!"(4)
В XVIII в. благодаря развитию техники, особенно разработке часовых механизмов, интерес к подобным изобретениям возрос, хотя результаты были гораздо более "игрушечными", чем это хотелось бы Парацельсу. В1736 г. французский изобретатель Жак де Вокансон изготовил механического флейтиста в человеческий рост, который исполнял двенадцать мелодий, перебирая пальцами отверстия и дуя в мундштук, как настоящий музыкант. В середине 1750-х годов Фридрих фон Кнаус, австрийский автор, служивший при дворе Франциска I, сконструировал серию машин, которые умели держать перо и могли писать довольно длинные тексты. Другой мастер, Пьер Жак-Дроз из Швейцарии, построил пару изумительных по сложности механических кукол размером с ребенка: мальчика, пишущего письма и девушку, играющую на клавесине.
Успехи механики XIX в. стимулировали еще более честолюбивые замыслы. Так, в 1830-х годах английский математик Чарльз Бэббидж задумал, правда, так и не завершив, сложный цифровой калькулятор, который он назвал Аналитической машиной; как утверждал Бэббидж, его машина принципе могла бы рассчитывать шахматные ходы. Позднее, в 1914 г., директор одного из испанских технических институтов Леонардо Торрес-и-Кеведо действительно из готовил электромеханическое устройство, способное разыгрывать простейшие шахматные эндшпили почти также хорошо, как и человек.
Электронный подход.
Однако только после второй мировой войны появились устройства, казалось бы, подходящие для достижения заветной цели - моделирования разумного поведения; это были электронные цифровые вычислительные Машины. "Электронный мозг", как тогда восторженно называли компьютер, поразил в 1952 г. телезрителей США, точно предсказав результаты президентских выборов за несколько часов до получения окончательных данных. Этот "подвиг" компьютера лишь подтвердил вывод, к которому в то время пришли многие ученые: наступит тот день, когда автоматические вычислители, столь быстро, неутомимо и безошибочно выполняющие автоматические действия, смогут имитировать не вычислительные процессы, свойственные человеческому мышлению, в том числе восприятие и обучение, распознавание образов, понимание повседневной речи и письма, принятие решений в неопределенных ситуациях, когда известны не все факты. Таким образом "заочно" формулировался своего рода "социальный заказ" для психологии, стимулируя различные отрасли науки.
Многие изобретатели компьютеров и первые программисты развлекались составляя программы для отнюдь не технических занятий, как сочинение музыки, решение головоломок и игры, на первом месте здесь оказались шашки и шахматы. Некоторые романтически настроенные программисты даже заставляли свои машины писать любовные письма.
К концу 50-х годов все эти увлечения выделились в новую более или менее самостоятельную ветвь информатики, получившую название "искусственный интеллект". Исследования в области ИИ, первоначально сосредоточенные в нескольких университетских центрах США - Массачусетском технологическом институте, Технологическом институте Карнеги в Питтсбурге, Станфордском университете, - ныне ведутся во многих других университетах и корпорациях США и других стран. В общем исследователей ИИ, работающих над созданием мыслящих машин, можно разделить на две группы. Одних интересует чистая наука и для них компьютер - лишь инструмент, обеспечивающий возможность экспериментальной проверки теорий процессов мышления. Интересы другой группы лежат в области техники: они стремятся расширить сферу применения компьютеров и облегчить пользование ими. Многие представители второй группы мало заботятся о выяснении механизма мышления - они полагают, что для их работы это едва ли более полезно, чем изучение полета птиц и самолетостроения.
В настоящее время, однако, обнаружилось, что как научные так и технические поиски столкнулись с несоизмеримо более серьезными трудностями, чем представлялось первым энтузиастам. На первых порах многие пионеры ИИ верили, что через какой-нибудь десяток лет машины обретут высочайшие человеческие таланты. Предполагалось, что преодолев период "электронного детства" и обучившись в библиотеках всего мира, хитроумные компьютеры, благодаря быстродействию точности и безотказной памяти постепенно превзойдут своих создателей-людей. Сейчас мало кто говорит об этом, а если и говорит, то отнюдь не считает, что подобные чудеса не за горами.
На протяжении всей своей короткой истории исследователи в области ИИ всегда находились на переднем крае информатики. Многие ныне обычные разработки, в том числе усовершенствованные системы программирования,тектовые редакторы и программы распознавания образов, в значительноймере рассматриваются на работах по ИИ. Короче говоря, теории, новыеидеи, и разработки ИИ неизменно привлекают внимание тех, кто стремитсярасширить области применения и возможности компьютеров, сделать их бо-лее "дружелюбными" то есть более похожими на разумных помощников и ак-тивных советчиков, чем те педантичные и туповатые электронные рабы,какими они всегда были.
Несмотря на многообещающие перспективы, ни одну из разработанныхдо сих пор программ ИИ нельзя назвать "разумной" в обычном пониманииэтого слова. Это объясняется тем, что все они узко специализированы;самые сложные экспертные системы по своим возможностям скорее напоми-нают дрессированных или механических кукол, нежели человека с его гиб-ким умом и широким кругозором. Даже среди исследователей ИИ теперьмногие сомневаются, что большинство подобных изделий принесет сущест-венную пользу. Немало критиков ИИ считают, что такого рода ограничениявообще непреодолимы.
К числу таких скептиков относится и Хьюберт Дрейфус, профессорфилософии Калифорнийского университета в Беркли. С его точки зрения,истинный разум невозможно отделить от его человеческой основы, заклю-ченной в человеческом организме. "Цифровой компьютер - не человек, -говорит Дрейфус. - У компьютера нет ни тела, ни эмоций, ни потребнос-тей. Он лишен социальной ориентации, которая приобретается жизнью вобществе, а именно она делает поведение разумным. Я не хочу сказать,что компьютеры не могут быть разумными. Но цифровые компьютеры, зап-рограммированные фактами и правилами из нашей, человеческой, жизни,действительно не могут стать разумными. Поэтому ИИ в том виде, как мыего представляем, невозможен".(1)
Кибернетический подход.
Попытки построить машины, способные к разумному поведению, в зна-чительной мере вдохновлены идеями профессора МТИ Норберта Винера, од-ной из выдающихся личностей в интеллектуальной истории Америки. Помимоматематики он обладал широкими познаниями в других областях, включаянейропсихологию, медицину, физику и электронику.
Винер был убежден, что наиболее перспективны научные исследованияв так называемых пограничных областях, которые нельзя конкретно отнес-ти к той или иной конкретной дисциплины. Они лежат где-то на стыке на-ук, поэтому к ним обычно не подходят столь строго. "Если затруднения врешении какой-либо проблемы психологии имеют математический характер,пояснял он, - то десять несведущих в математике психологов продвинуть-ся не дальше одного столь же несведущего".
Винеру и его сотруднику Джулиану Бигелоу принадлежит разработкапринципа "обратной связи", который был успешно применен при разработкенового оружия с радиолокационным наведением. Принцип обратной связизаключается в использовании информации, поступающей из окружающего ми-ра, для изменения поведения машины. В основу разработанных Винером иБигелоу систем наведения были положены тонкие математические методы;при малейшем изменении отраженных от самолета радиолокационных сигна-лов они соответственно изменяли наводку орудий, то есть - заметив по-пытку отклонения самолета от курса, они тотчас расчитывали его даль-нейший путь и направляли орудия так, чтобы траектории снарядов и само-летов пересеклись.
В дальнейшем Винер разработал на принципе обратной связи теориикак машинного так и человеческого разума. Он доказывал, что именноблагодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей сре-де и добивается своих целей. "Все машины, претендующие на "разум-ность",- писал он, - должны обладать способность преследовать опреде-ленные цели и приспосабливаться, т.е. обучаться". Созданной им наукеВинер дает название кибернетика, что в переводе с греческого означаетрулевой.(2)
Следует отметить, что принцип "обратной связи", введенный Винеромбыл в какой-то степени предугадан Сеченовым в явлении "центральноготорможения" в "Рефлексах головного мозга" (1863 г.) и рассматривалсякак механизм регуляции деятельности нервной системы, и который лег воснову многих моделей произвольного поведения в отечественной психоло-гии.
Нейронный подход.
К этому времени и другие ученые стали понимать, что создателямвычислительных машин есть чему поучиться у биологии. Среди них былнейрофизиолог и поэт-любитель Уоррен Маккалох, обладавший как и Винерфилософским складом ума и широким кругом интересов. В 1942 г. Макка-лох, участвуя в научной конференции в Нью-йорке, услышал доклад одногоиз сотрудников Винера о механизмах обратной связи в биологии. Выска-занные в докладе идеи перекликались с собственными идеями Маккалохаотносительно работы головного мозга. В течении следующего года Макка-лох в соавторстве со своим 18-летним протеже, блестящим математикомУолтером Питтсом, разработал теорию деятельности головного мозга. Этатеория и являлась той основой, на которой сформировалось широко расп-ространенное мнение, что функции компьютера и мозга в значительной ме-ре сходны.
Исходя отчасти из предшествующих исследований нейронов (основныхактивных клеток, составляющих нервную систему животных), проведенныхМаккаллохом, они с Питтсом выдвинули гипотезу, что нейроны можно упро-щенно рассматривать как устройства, оперирующие двоичными числами.Двоичные числа, состоящие из цифр единица и нуль, - рабочий инструментодной из систем математической логики. Английский математик XIXв.Джордж Буль, предложивший эту остроумную систему, показал, что логи-ческие утверждения можно закодировать в виде единиц и нулей, где еди-ница соответствует истинному выссказыванию а нуль - ложному, после че-го этим можно оперировать как обычными числами. В 30-е годы XX в. пи-онеры информатики, в особенности американский ученый Клод Шеннон, по-няли, что двоичные единица и нуль вполне соответствуют двум состояниямэлектрической цепи (включено-выключено), поэтому двоичная система иде-ально подходит для электронно-вычислительных устройств. Маккалох иПиттс предложили конструкцию сети из электронных "нейронов" и показа-ли, что подобная сеть может выполнять практически любые вообразимыечисловые или логические операции. Далее они предположили, что такаясеть в состоянии также обучаться, распознавать образы, обобщать, т.е.она обладает всеми